熱伝導とは,温度差による物体内または接触物体間の熱エネルギーの移転を指す.このプロセスは物質のマクロスコープ的な動きなしに起こります.微小な粒子相互作用に頼る2つの主要なメカニズムが熱伝導を推進する:
熱は常に高温から低温の領域へと流れ 均衡に達するまでですこの現象は,単一の物体内と接触する表面の間の両方で起こります.温かい手が熱いコーヒーカップを掴むときの例です.
熱伝導性 (k) は,単位温度グラデーションあたりの熱流量として定義される材料の熱伝送能力を定量化する. 支配式は:
q = -k * (dT/dx)
Qは熱流量 (W/m2),kは熱伝導性 (W/(m·K),dT/dxは温度梯度 (K/m) を表す.より高いk値はより優れた熱伝達能力を表す.
一般的に固体は,気体より熱伝導性が高い液体である.この階層は分子積密から生じる - 固体の緊密に配置された構造はより効率的なエネルギー転送を促進する例えば,空気の低伝導性 (≈0.024 W/ ((m·K)) は,保温に理想的であり,金属の高伝導性は,散熱器の適用に適しています.
3つの異なる熱伝達モードが異なる物理原理で動作します.
ほとんどの実用的なシナリオでは,温度分布を同時に影響する組み合わせた熱伝送メカニズムが含まれる.
金属 の 特殊 な 伝導 性 は,その 場所 を 離れ た 電子 雲 から 生じ ます.熱化 さ れ た 時,これらの 移動 可能な 電子 は 衝突 を 通し て 格子 に 熱 エネルギー を 迅速 に 拡散 し ます.この電子媒介による伝送は 非金属におけるフォノン伝導よりも 効率が高いことを証明しています金属の熱性能が優れていることを説明します
常用金属は,室温では伝導性が大きく変化します.
シルバーは伝導性において優れているが,そのコストは特殊な用途での使用を制限している.銅とアルミニウムは工業用熱管理 (散熱器,均衡したパフォーマンスと経済性によりステンレス鋼の低伝導性は,調理器具や貯蔵器などの熱隔熱ニーズに適しています.
最適な金属選択には,複数の基準の評価が必要です.
先進的な複合材は,熱管理の強化のための材料の利点を組み合わせます.例には:
これらのイノベーションは 産業間における 変革的な熱ソリューションを約束しています